计算机组成原理/高等学校计算机系列丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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深入理解现代电子系统的基石：《数字电路与逻辑设计基础》 作者： 张伟 教授，李明 博士 出版社： 电子工业出版社 丛书： 现代电子工程前沿系列 ISBN： 978-7-121-XXXX-X --- 内容简介 本书旨在为学习者提供一套全面、深入且高度实用的数字电路与逻辑设计基础知识体系。在信息技术飞速发展的今天，无论是从事高性能计算、嵌入式系统开发，还是物联网（IoT）设备设计，对数字系统底层原理的透彻理解都是构建可靠、高效解决方案的先决条件。本书正是为满足这一需求而精心编写的教材与参考书。 我们深刻认识到，数字逻辑是构建所有现代电子系统的基石。CPU 的运算、存储器的存取、数据通信的编码与解码，无一不依赖于对二进制逻辑和开关理论的精确运用。本书摒弃了过于侧重理论推导而脱离实际应用的叙述方式，而是采用“理论结合案例、原理贯穿设计”的教学思路，确保读者不仅知其然，更能知其所以然。 全书共分为九章，结构紧凑，逻辑清晰，循序渐进地引导读者从最基础的数制和布尔代数出发，逐步迈向复杂的组合逻辑电路设计、时序逻辑电路分析以及半导体器件的开关特性。 第一部分：基础理论与逻辑代数 (第1章 - 第3章) 第1章：信息表示与数制系统 本章首先介绍了信息在电子系统中的数字化表示方式。详细阐述了二进制、八进制、十六进制等不同数制的相互转换方法，重点讲解了带符号数的表示法，如原码、反码和补码。特别强调了补码在计算机运算中的核心地位及其优势。此外，还涉及了 BCD 码、格雷码以及浮点数的初步概念，为后续的算术运算奠定基础。 第2章：布尔代数与逻辑门 这是数字电路的“语法”。本章系统地介绍了布尔代数的基本公理和定理，包括分配律、德摩根定律等。随后，深入讲解了基本的逻辑门电路——与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门和同或门的物理实现原理（基于晶体管开关特性）和真值表。通过大量的实例演示了如何利用布尔代数对复杂逻辑功能进行化简。 第3章：逻辑函数的化简 逻辑函数的化简是电路设计的核心技能。本章详细介绍了代数化简法和图形化简法。图形化简部分着重讲解了卡诺图（K-Map）的绘制、分组、最小项和最大项的识别，以及如何用它来求解两位到五位逻辑函数的最小项之和（SOP）和最小积之和（POS）表达式。对于涉及多输出函数的应用，本章还引入了奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey, Q-M）化简法，以处理更复杂的逻辑优化问题，确保求解结果的绝对最优性。 第二部分：组合逻辑电路设计与实现 (第4章 - 第5章) 第4章：常用组合逻辑电路 本章将理论应用于实际。重点分析了编码器、译码器、数据选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）的工作原理。对于译码器，我们不仅分析了其实现结构，还探讨了如何利用译码器实现任意组合逻辑功能。数据选择器被视为“万能逻辑块”，本章通过多个实例展示了如何仅使用 MUX 来构造加法器、控制器等复杂逻辑单元。此外，还涵盖了加法器（半加器、全加器）和算术逻辑单元（ALU）的基本结构。 第5章：可编程逻辑器件（PLD）概述 随着集成电路技术的发展，硬连线逻辑逐渐被可编程逻辑取代。本章为读者搭建了从离散器件到集成可编程器件的桥梁。详细介绍了可编程只读存储器（PROM）、现场可编程阵列逻辑（FPLA）和简单可编程逻辑器件（SPLD，如 PAL 和 GAL）的基本结构、编程原理及其在电路设计中的应用。本章内容聚焦于如何利用这些器件高效地实现组合逻辑功能，为后续学习 FPGA/CPLD 打下坚实基础。 第三部分：时序逻辑电路与存储单元 (第6章 - 第7章) 第6章：基本锁存器与触发器 时序电路是实现“记忆”和“状态机”的关键。本章从最基本的双稳态锁存器（如 SR 锁存器）入手，分析其异步和同步控制方式，并深入讨论了“约束条件”和“竞争冒险”的产生与消除。随后，重点讲解了 D 触发器、JK 触发器和 T 触发器的结构、特性表、状态转移图和激励表，特别关注了主从结构（Master-Slave）和边沿触发（Edge-Triggered）技术的区别与应用。 第7章：时序逻辑电路分析与设计 本章将触发器组合起来，构建复杂的时序系统。首先，详细阐述了寄存器（Register）和移位寄存器（Shift Register）的结构与应用，包括串入并出、并入串出等模式。其次，系统地介绍了计数器（Counter）的设计，包括异步计数器和同步计数器的设计流程，并针对“进位逻辑”和“环形计数器”等特殊情况进行了深入分析。最后，本章以有限状态机（FSM）的理论为核心，讲解了摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的建模、状态化简和电路实现步骤，这是现代控制器设计的核心方法。 第四部分：系统互联与高级主题 (第8章 - 第9章) 第8章：同步与异步系统 在大型数字系统中，时钟信号的分配和控制至关重要。本章探讨了不同时钟域之间信号传输的挑战，如时钟域交叉（CDC）问题。详细介绍了握手协议、双端口 RAM 缓冲器等解决同步问题的常用方法。同时，也分析了异步电路的潜在问题，如毛刺（Glitch）的产生机制，以及如何通过去毛刺技术（如增加延时单元或使用滤波电容）来保证电路的稳定运行。 第9章：半导体器件与逻辑族基础 为了更好地理解电路性能，本章回顾了构成逻辑门的基础半导体器件——MOSFET。简要介绍了 CMOS 晶体管的开关特性及其作为基本逻辑单元的优势。在此基础上，系统对比了主流的逻辑电路家族，如 TTL（双极型）和 CMOS（场效应管型）逻辑的特点，包括其功耗、传播延迟、扇出（Fan-out）能力和抗噪声性能，帮助读者在实际电路选型时做出明智的决策。 --- 本书特色 1. 实践导向的教学方法： 每章均配有大量的“设计挑战”和“实际应用案例”，例如如何用 MUX/DEMUX 设计一个简单的交通灯控制器，或如何用触发器构建一个序列检测器。 2. 清晰的电路图和波形图示： 所有电路图均采用规范的行业标准符号，波形图详尽展示了信号的建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）和传播延迟，确保读者对时序行为有直观认识。 3. 强调系统级思维： 从基础逻辑门开始，逐步引导读者建立从元件到模块再到系统的层次化设计思维，为后续学习微处理器结构或 FPGA 硬件描述语言（HDL）打下坚实的逻辑基础。 4. 面向工程应用的深度： 对卡诺图、Q-M 法、状态机化简等关键优化技术进行了深入的讲解，避免了仅停留在基本概念层面，真正达到工程应用的要求。 本书适合作为高等院校电子信息工程、计算机科学与技术、自动化等专业本科生《数字逻辑电路》、《数字系统设计基础》等课程的教材，也适用于希望系统回顾和深化数字电路知识的工程师和技术人员。阅读本书后，读者将能够独立完成中等规模组合逻辑和时序逻辑电路的设计、分析与验证工作。

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**第四段** 说实话，我买这本书的时候，心里是有点抗拒的，因为我对技术书籍的耐心是很有限的。我总觉得那些涉及底层逻辑的文字，读起来必然是枯燥乏味的代名词。然而，这本书的叙事节奏掌控得炉火纯青。它巧妙地穿插了一些“技术侦探”式的案例研究，比如某次著名的硬件Bug是如何被发现并最终归因到某个微小的时序错误上的。这些小故事不仅提供了休息的间隙，更重要的是，它们展示了在真实世界中，理论知识是如何在极端压力下崩塌或得到验证的。作者在描述这些高风险的调试过程时，笔触是如此的紧张和引人入胜，完全可以媲美一部优秀的悬疑小说。我甚至在深夜里被某个关于中断处理的章节情节所吸引，不得不放下手中的其他事情，一口气读完，生怕错过任何一个关键的线索。这种将技术深度与叙事魅力完美融合的能力，是极其罕见的。

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**第五段** 这本书对我而言，最大的价值在于它构建了一个极其稳固的“知识框架”。很多同类书籍要么过于碎片化，只介绍孤立的技术点，要么就是一味地追求最新标准，导致读者学完后依旧是“只见树木，不见森林”。而这本书的作者显然是一位架构大师，他花了极大的篇幅去梳理不同层次模块间的相互依赖关系和通信协议。它不仅仅是告诉我“这个组件是做什么的”，更是清晰地阐述了“为什么它是这样设计的，以及它如何影响了相邻组件的性能边界”。我尤其欣赏其中关于系统性能瓶颈分析的部分，它没有给出标准答案，而是提供了一套系统性的思维工具，教会我如何通过观察寄存器状态、内存访问模式和总线仲裁机制，自己去定位效率低下的根源。这种“授人以渔”而非“授人以鱼”的教学理念，使得这本书的保质期远超一般的技术手册，它培养的是一种看待和理解复杂系统的底层思维模式。

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**第一段** 这本书的排版真是让人眼前一亮，那种带着一丝复古的典雅感，仿佛一下子把我拉回了那个用纸质书堆满书桌的年代。装帧设计上看得出是用心了的，封面那种略微粗粝的触感，配上烫金的字体，拿在手里沉甸甸的，很有分量。我尤其欣赏它在章节过渡时的留白处理，不像很多现代书籍那样恨不得把每一寸空间都塞满文字，这种“呼吸感”让阅读过程变得非常舒缓。内页的纸张质量也挺讲究，墨色浓郁但又不反光，长时间阅读眼睛也不会有太大的疲惫感。而且，它对插图和图表的处理简直是教科书级别的——那些复杂的系统架构图，用最简洁的线条和最恰当的色彩进行了区分，即便是初次接触这个领域的读者，也能迅速把握住核心脉络。这种对阅读体验的极致追求，让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的工艺品。我甚至特意找了个阳光很好的角落，就为了更好地感受它那纸张散发出的特有气味，这感觉，是电子设备永远无法替代的。

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**第三段** 这本书的学术严谨性是毋庸置疑的，但更让我惊喜的是它那种跨越时代的洞察力。它并没有将所有的篇幅都集中在当下最热门、最前沿的技术堆砌上，而是花了大量的篇幅去追溯那些看似“过时”但却是基石性的原理。比如，它对冯·诺依曼架构的每一次迭代和修正，都进行了极其细致的考证，并且清晰地指出了这些早期决策对现代处理器设计留下的深远“历史包袱”。我发现，当我跳出只关注最新指令集和微架构的怪圈后，再去审视那些老旧的设计哲学时，反而能更敏锐地捕捉到当前设计中的冗余和潜在的优化空间。这种历史的纵深感，让这本书的价值远超一本普通的教材，它更像是一部微观的技术发展史诗。作者的叙述逻辑非常清晰，他总能把一个复杂的系统分解成若干个可以独立思考的单元，然后层层递进地将它们串联起来，就像在玩一个精密的机械拼图游戏。

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**第二段** 我是一个彻头彻头尾尾的“实用主义者”，买书首要看的是它能不能解决我实际工作中的痛点。坦白说，很多理论书籍读起来像是在啃一块又干又硬的石头，生怕一不小心就被那些晦涩的术语给噎住。但这本书的行文风格却充满了生活气息，作者仿佛不是在对一群学生讲课，而是在和几个好奇心旺盛的朋友探讨一个有趣的话题。他总能找到非常贴近我们日常经验的类比，比如讲解缓存一致性的时候，他会用社区八卦传播的速度来做比喻，一下子就把原本抽象的概念具象化了。我最喜欢的部分是它在介绍某一技术选型时，不是简单地陈述“A比B好”，而是深入剖析了在不同历史时期、不同硬件限制下，为什么设计者会做出那样的取舍，这种“情景再现”的方式，极大地提高了我的理解深度。读完后，我立刻在手头的项目中运用了其中关于内存访问优化的技巧，效果立竿见影，这才是真正的干货啊！

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